JPS5989536A - インバ−タの制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はインバータと開用′岨源とを切換スイッチで無
瞬断で切換えて負荷へ無停電で電力を供給する電源装置
におけるインバータの制御方式に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来より無停電電源装置として商用嵯源停電時でも蓄電
池電源を入力として無停電の電力を供給　□するインバ
ータの出力と直送商用・１源とを切換スイッチにて結合
し、常時は切換スイッチを介してインバータにて負荷へ
給電し、インバータ故障時あるいはインバータ保守点検
時には上記切換スイッチを直送商用を源に切換えて直接
負荷へ給電し、故障復旧後あるいは保守点検終了後、再
び切換スイッチをインバータ側に切換えて、負荷へ連続
的に給電し続ける装置が広く用いられている。

第１図は、上述の如き無停電＃を源装置の一例を示すブ
ロック図である。同図において、ｌＦｉ直送商用ｌｉｔ
源、２は開用電源、３は整流器、４は整流器３により光
電される蓄電池、５は整流器３あるいは蓄電池４より直
流電力の供給を受けて交流電力に変換するインバータ、
６はインバータ５の矩形波出力を正弦波に改善する電流
フィルタ、７，９は静止形の切換えスイッチ半導体スイ
ッチ、８は負荷、１１は直送商用′に源ｌとインバータ
５の出力牛の位相差を検出する位相差検出５（ＰＨＤ）
、１２は位相差検出器１１の出力より低周波成分のみを
取ＧＪ出出口ローパスフィルタＬ、ＰＦ）、１３はロー
パスフィルタ１２の出力に応じた周波数にて発（辰する
電圧制−発山器（ＶＣＯ）、１４は電圧制御発振器１３
の出力を周波数基準として、インバータ５の出力電圧ヲ
一定に制御するインバータ５のゲート制御回路、　１５
は切換スイッチ７．９を制御する切換スイッチ制御回路
である。

位相差検出器１１．ローパスフィルタ１２及び磁圧制御
発振器１３はＰＬＬ　（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄ　Ｌｏ
ｃｐ　）回路を構成し、インバータ５の出力位相が直送
商用電源ｌの位相に一致すべくインバータ５の周波数を
制御する。常時は、切換スイッチ７がオン、切換スイッ
チ９はオフでありインバータ５にて負荷８へ給電する。

一方、何等かの原因でインバータ５が故障すると、直ち
に切換スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオ
フすることにより、織ｒｒｉ８へは直送商用電源ｌによ
り瞬断なく直接給電する。

また、インバータ５を保守点検する場合は、手動にて切
換スイッチ７から切換スイッチ９に切換えることにより
、上記と同様に直送商用電源ｌにて直接給電する。続い
て、インバータ５が故障復旧した場合、あるいは保守点
検を終了した場合には、再び切換スイッチ９から切換ス
イッチ７に切換えて、直送商用電源ｌよりインバータ５
に戻して瞬断なく負荷８へ給電する。

〔背景技術の問題点〕　　　　　。

しかるに、ａｌｌ１図の装置において、インバータ５で
負荷８に電力を供給している期間に、負荷電流がインバ
ータ５の容量を越えるような過負荷となった場合、イン
バータ５は図示されない保護袋、置の動作により、トリ
ップし、前述のインバータ５の故障の場合と同様に切換
スイッチ９がオンすると共に切換スイッチ７がオフし、
直送商用電源１による給電に切換わるが、下記のような
問題がある。

（１＞　　モーターあるいはトランスなどのように起動
待過大な電流が流れるような負荷に対し、インバータ５
がトリップするので、その都度、インバータ５による給
電に戻すにめの復旧操作が必要となる。

（２）インバータ５の過負荷に対する保護動作として、
トリップさせずインバータ５の出力電圧を急速に低下さ
せる限流動作をさせるようにしたとしても、負荷側から
みた場合、瞬断が生じたことになり、また負荷側の短絡
事故に対して、選択しゃ断するに十分な短絡電流をイン
バータで供給するのは困難であるため、短絡が生じたフ
ィーダを切離すことが難しい。

上記の問題を解決する方法としては、第１図における切
換スイッチ７を強制転流回路を付加した半導体しゃ断器
とする方法があるが、これは高価であり、部品点数が増
加するので、信頼性が低下するという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前述の点に鑑みなされたもので、インバ
ータと商用電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて負
荷に無停電で電力を供給する電源装置において、半導体
しゃ断器などの高価な保護装置を用いず七も、オフ動作
が遅いスイッチ（目然消弧形の半導体スイッチ）で、過
負荷に対して無停畦で電力を供給する七ともに、モータ
ーあるいはトランスなどのように起動突入′電流が流れ
る負荷の投入も可能にするインバータの制御方式を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するために、インバータで電力
を供給している期間に、所定レベル以」二の過負荷であ
ることが検出された場合、商用電源側のスイッチをオン
とするともにインバータの出力位相を急速に遅らせて、
過負荷状態の′ａ流（モーター、トランス々どの起動突
入′直流を含む）を商用電源により供給するものである
。更に過負荷状態が解除後、インバータの出力位相を負
荷に応じて徐々に進めることにより出力電圧の変動を生
じることなく、インバータによる給′亀状態に戻すもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図を参照して説明する。第
２図において、ｉ１図と同一符号を付したものは４４１
図と同一のものを表わすので、その説明は省略するが、
２１は負荷電流を検出する変流器（以下単にＣＴと記す
）、２２Ｆｉ切換スイッチ制御回路、２３はＣ’ｒ　２
］を介して検出される負荷電流がインバータ５の過負荷
耐量によって決まる所定のレベルを越えたことを検出す
る過負荷検出回路、２４は過負荷検出回路おからの検出
信号によりインバータ５の出力位相を急速に遅らせる信
号を発生する遅れ信号発生回路、２６は過負荷検出回路
おからの過負荷解除信号により、負荷電流に応じてイン
バータ５の出力位相を徐々に進める信号を発生する進み
信号発生回路、５は、位相差検出り（Ｐ）１１））１１
の出力、遅れ信号発生回路囚の出力及び進み信号発生回
路あの出力を突き合せた信号をローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）１２へ与えるアナログ加算器である。なお、第２図
においては、インバータ出力の位相検出をインバータ５
と交流フィルタ６との間で行なうようにしている。これ
は後述する第２図の実施例の動作にぢいて切換スイッチ
７゜９が両方共オンする期間、位相差検出回路１１の２
つの入力が同一信号となって位相差が検出されなくなっ
てしまうのを避けるためである。

次に４４２図の実施例の動作を説明する。第３図は第２
図の実施例の各部の動作を説明するための動作波形図で
ある。通常、インバータ６に、よる給′亀期間または、
直送商用電源１による期間は、遅れ信号発生回路潤及び
進み信号発生回路あの出力は零である。

例えば、インバータ５による給電期間（切換スイッチ７
がオン、切換スイッチ９がオフの状態）に、時刻ｔ、で
負荷側に短絡事故が発生し、負荷電流（第３図（Ｃ））
が急増して時刻ｔ、で過負荷検出回路るの検出レベルＩ
ｃを越えると、直ちに過負荷検出回路器が動作して過負
荷検出信号を切換スイッチ制御回路２２と遅れ信号発生
回路冴に与える。これにより、切換スイッチ制御回路２
２が切換スイッチ９ヘオン指令を与え、一方遅れ信号発
生回路２４はアナログ加算器５を介してローパスフィル
タ１２へ、インバータ５の出力位相を遅らせる極性の信
号を与える。このようにして、切換スイッチ９がオンす
ると同時に、インバータ５の出力位相を制御するＰＬＬ
回路へ遅れ信号発生回路囚の出力が割り込むことにより
、インバータ５の出力位相は直ちに遅れの方向へ移る。

すなわち、時刻ｔ２以後は、切換スイッチ７．９が同時
にオンとなり、所謂インバータ５と直送商用電源１の並
列運転となるわけであるが、公知のように交流電源の並
列システムにおいては負荷の分担は各電源の位相によっ
て決まるので、インバータ５の出力位相が遅れと々るこ
とにより過負荷状態の電流は直送商用電源１へ移りイン
バータ５の出力電流は急減する（第３図（Ｆ））。

通常、直送商用電源１はインバータ５に比し相当大きな
過′鴫流を供給することが可能（すなわち電源容量が大
きい）ゆえ、短絡事故を生じた分岐回路に対し、選択し
ゃ断するに十分な電流を供給する。これにより、選択し
ゃ断されて過負荷が解除されると、過負荷検出回路器が
過負荷解除信号を発生する（時刻’ｓ）。この過負荷解
除信号によリ、遅れ信号発生回路冴の出力は零となる一
方、進み信号発生回路部はアナログ加算器５を介してロ
ーパスフィルタ１２へ負荷電流に応じてインバータ５の
出力位相を徐々に進めるような信号を与える。進み信号
発生回路％は、例えば負荷電流を積分する積分器で構成
され、その出力は負荷電流をパラメータにして傾きが変
化するように動作する。

インバータ５の出力位相が徐々に進みの方向へ移行する
に伴い、負荷も直送商用電源１からインバータ５へ徐々
に移行し、第３図（Ｆ′）の如くインバータ５の出力電
流は徐々に増加する。インバータ５の出力電圧制御系は
、この出力電流の増加の傾きに比べ、十分速い速度で応
答するので、出力域圧の変動は殆んど生じない。

直送商用電源１よりインバータ５への負荷移行が完了し
た時刻ｔ４で切換スイッチ９をオフし、進み信号発生回
路あの出力を零にリセットすれば、ＰＬＬ回路はインバ
ータ５の出力位相が直送商用電源ｌの位相に一致するよ
うに動作し、正規のインバータ５による給電の状態に戻
る。

以上、本発明の実施例について述べたが、遅れ信号発生
回路スの出力を第２図の破線の如く、過負荷状態に応じ
て変わるようにして、インバータ５の出力位相の遅れを
負荷電流に応じたものとしてもよい。

また、インバータによる給′鑞期間中は予め直送商用電
源ｌに対しインバータ５の出力位相を遅らせておいても
、過負荷発生時、直送商用電源側の切換スイッチ９をオ
ンにすれば、直ちにインバータ５の出力′磁流は急減し
負荷′磁流は、直送商用電源ｌより供給するようになり
、同様な烏来が得られる。

また、インバータ側の切換スイッチ７は必ずしも半導体
スイッチでなくてもよく、機械的なスイッチ（例えばコ
ンタクタ）でもよい。

また、切換スイッチのオン・オフは、シーケンス的に、
過負荷検出でインバータ側の切換スイッチ７をオフ、過
負荷解除でインバータ側の切換スイッチ７を再びオンす
るようにしてもよい。すなわち、切換スイッチは自然消
弧形のスイッチゆえ、オフ指令を与えても実際にはすぐ
にはオフしないので、その間はインバータ５と直送曲用
′電源ｌの並列運転になる。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明によれば、インバータと商用
電源とを切換スイッチで無瞬断で切換えて負荷に無停電
で電力を供給するｔ源装置において、高価な半導体しゃ
断器を用いずともオフ動作が遅いスイッチ（自然消弧形
の十婆本スイッチ）でインバータによる給電期間中の過
負荷に対し、選択しゃ断するに十分な電流を供給し、無
停電で電力を供給するとともに、過負荷解除後も出力電
圧の変動を殆んど生ずることなく正規のインバータによ
る給電に復帰することができる高い品質の電源装置が構
成できる。

一方、モーターあるいはトランスなどのように起動突入
電流が流れる負荷に対しても、インバータをトリップさ
せず、起動するに十分な電流を供給することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

ホ１図は従来の無停電電源装置の一例を示すブロック図
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は第２図の実施例の各部動作を説明する動作波形図であ
る。 ｌ・・・直送商用電源、２・・・インバータ用商用電源
、３・・・整流器、　　　　４・・・蓄電池、５・・・
インバータ、　　　６・・・交流フィルタ、７．９・・
・切換スイッチ、　　８・・・負荷、１１・・・位相差
検出器（ＰＨＤ）、 １２・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１３・・・電
圧制御発振器（ＶＣＯ）、１４・・・ゲート制御回路、 １５．２２・・・切換スイッチ制御回路、　２１・・・
ＣＴ。 お・・・過負荷検出回路、冴・・・遅れ信号発生回路、
δ・・・アナログ加算器、局・・・進みイｄ号発生回路
。 （７３１７）代理人弁理士　則近憲佑（ほか１名）第２
図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）インバータと商用′電源とをインバータ側スイッ
   チと商用電源側スイッチから成る切換スイッチで無瞬断
   で切換えて負荷に無停電で電力を供給する１を源装置に
   おいて、前記インバータで負荷圧電力を供給している期
   間に、負荷電流が所定のレベル以上の過負荷であること
   が検出された場合、前記商用電源側スイッチをオンにす
   るとともに前記インバータの出力位相を遅らせ、その後
   過負荷が解除された後、前記インバータの出力位相を負
   荷電流に応じて徐々に進めて前記インバータによる給電
   状態に戻すことを特徴とするインバータの制御方式。
2. （２）前記インバータの出力位相の遅れは、過負荷のレ
   ベルに応じた量とする特Ｉｖ４Ｉ−請求の範囲第１項記
   載のインバータの制御方式。
3. （３）　　インバータの商用電源とをインバータ側７イ
   ンチと商用電源側スイッチから成る切換スイッチで無瞬
   断で切換えて負荷に無停電で電力を供給する・電源装置
   において、前記インバータで負荷に電力を供給している
   期間は、インバータの出力位相を商用電源の位相に対し
   遅れの位相としておき、負荷電流が所定レベル以上の過
   負荷であることが検出された場合、前記商用電源側スイ
   ッチをオンとして、その後過負荷が解除された後、前記
   インバータの出力位相を負荷電流に応じて徐々に進めて
   前記インバータによる給電状態に戻すことを特徴とする
   インバータの制御方式。
4. （４）　　前記インバータの出力位相の商用電源の位相
   に対する遅れは負荷電流に応じた童とする特許請求の範
   囲第３項記載のインバータの制御方式。